与PLA等生物材料相比,PHA结构多元化,通过改变菌种、给料、发酵过程可以很方便地改变PHA的组成,而组成结构多样性带来的性能多样化使其在应用中具有明显的优势。
根据组成PHA分成两大类:
一类是短链PHA(单体为C3-C5);
一类是中长链PHA(单体为C6-C14),这些年已有报道菌株可合成短链与中长链共聚羟基脂肪酸酯。
PHA的生产经历了第一代PHA——聚羟基丁酸酯(PHB),第二代PHA——羟基丁酸酸共聚酯(PHBV)和第三代PHA—羟基丁酸已酸共聚酯(PGBHHx)的生产,第三代PHA的PHBHHx是由清华大学及其合作企业实现了首次大规模生产,第四代产品P34HB(聚3-羟基丁酸酯/4-羟基丁酸酯共聚物)。
与传统化工塑料产品的生产过程相比较,PHA的生产是一种低能耗和低二氧化碳排放的生产,因此,从生产过程到产品对于环境保护都是很有利的。
PHA既是一种性能优良的环保生物塑料,又具有许多可调节的材料性能,其随着成本的进一步降低以及高附加值应用的开发,将成为一种成本可被市场接受的多应用领域生物材料。由于它是一个组成广泛的家族,其从坚硬到高弹性的性能使其可以适用于不同的应用需要。
PHA的结构多样化以及性能的可变性使其成为生物材料中重要的一员。相对于PLA,PHA发展的历史很短,发展的潜力更大,其应用的空间也更大。
PHA合成方式:
PHA只能在细胞体内合成。许多蛋白参与了PHA合成、保持、降解和其它相关的代谢途径。因为PHA在细菌体内存在为细胞质内不连续的包涵体,许多蛋白位于PHA 包涵体的表面。
合成途径包括:
糖酵解途径;
TCA 循环;
脂肪酸B氧化途径;
脂肪酸生物合成起始途径;
脂肪酸生物合成延长途径;
其它相关途径。
PHA因其良好的生物降解性和生物相容性在药物缓释体系中发挥着越来越重要的作用。最早的PHA作为药物释放包裹微球的研究是1983年对于PHB的研究,之后随着PHBV的发展,PHA的药物包裹研究带来了很大的进展。
研究表明可通过调节PHA的单体组成、分子量、药物包裹量、包裹颗粒大小实现药物的可控速率释放。此外,很多学者还利用PCL等其他聚合物与PHA进行混合包裹药物的研究也取得了一定的成果。
在PHA近十年的研究热潮中,虽然在生产和应用方面的主要技术专利仍掌握在美、欧、日等发达国家和地区中,但我国这几年在这方面的研究取得了长足的进展,在生产方面掌握了一些具有自主知识产权的菌种和后期工艺,特别是近两年在组织组织工程研究方面有较好的研究成果,已有多项专利处于申请公开期,这些为PHA作为我国有自主知识产权的生物材料今后的产业化打下了良好的基础。
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